Supersvietivé supernovy

Nová metóda umožňuje astronómom bližší pohľad na to, čo robí niektoré výbuchy hviezd také neuveriteľne svietivé. Typická explodujúca hviezda vygeneruje v maxime množstvo žiarenia ekvivalentné miliardám Sĺnk. Ale vzácna skupina supernov, tzv. supersvietivé supernovy, žiaria ešte stovky krát jasnejšie než ich "obyčajné" príbuzné. Aký mechanizmus poháňa tieto úžasne silné výbuchy? Nedávna štúdia použila k odpovedi na túto otázku nový prístup. V časopise "Nature" Ragnhild Lunnan (Štokholmská univerzita, Švédsko a Caltech, USA) so spolupracovníkmi informujú o detailnej analýze supersvietivej supernovy označenej iPTF16eh, ktorá bola objavená v rámci projektu Palomar Transient Factory v decembri 2015. Je to jedna z najsvietivejších známych supernov, hoci neprekonala držiteľa rekordu objaveného taktiež v roku 2015. Čo je však najdôležitejšie, táto supernova vykazuje vo svojom spektre rys, ktorý astronómovia doteraz u tohto druhu supernov nevideli.

Keď sa táto hviezda stala supernovou, svetlo vzniknuté pri explózii sa odrazilo od hrubej gule plynov obkolesujúcej hviezdu a vyprodukovalo emisnú čiaru, ktorú astronómovia sledovali v roku nasledujúcom po počiatočnom výbuchu. "Väčšina svetelných ozvien, ktoré sme doteraz študovali, boli odrazom svetla na prachu nachádzajúcom sa vo veľmi veľkej vzdialenosti od supernovy," hovorí Nathan Smith (University of Arizona, USA). Ale v tomto prípade sa svetlo odrazilo od plynu v blízkosti hviezdy, poskytujúc dôverné detaily jej zániku. Plynová obálka okolo hviezdy sa rozpína tak rýchlo (3300 km/s, teda takmer 12 miliónov km/h), že musí byť skôr dôsledkom explozívneho odvrhnutia než nejakým druhom stáleho hviezdneho vetra, ktorý predchádza smrti iných hmotných hviezd. Lunnan so spolupracovníkmi argumentujú, že toto odvrhnutie materiálu, ktoré sa uskutočnilo niekedy 30 rokov predtým než celá hviezda vybuchla, poukazuje na špecifickú príčinu "smrti" hviezdy: jav párovej pulzačnej nestability. Keď hviezdy s hmotnosťou vyššou než 100 hmotností Slnka vyčerpajú jadrové palivo vo svojich jadrách, začnú sa diať čudné veci. Namiesto ďalšej syntézy chemických prvkov v jadrách týchto hviezd, začnú vznikať páry elektrónov a ich antičastíc - pozitrónov. Keďže produkcia takýchto párov odnáša z hviezdy energiu potrebnú pre udržanie jej stability, zapríčiní to kolaps jadra a vznik ďalšej nukleárnej fúzie. Vo vnútri skutočne veľmi hmotných hviezd - nad 130 hmotností Slnka - je to dosť na spôsobenie explózie supernovy. Ale vo hviezdach s hmotnosťami medzi 100 a 130 hmotností Slnka nie je výsledok okamžitý. Namiesto toho takéto hviezdy pulzujú a potom nasleduje kolaps jadra, ktorý nastane o niekoľko hodín, ale aj až o niekoľko tisícok rokov neskôr. Pulzácie môžu odvrhnúť veľké množstvo hmoty (plynu) a vedci tvrdia, že vyvrhnutie 10 hmotností Slnka z hviezdy s počiatočnou hmotnosťou 115 hmotností Slnka presne vyhovuje pozorovaniam. Smith ale upozorňuje, "toto nevyhnutne nevylučuje iné možnosti." Ďalej vysvetľuje, že scenár párovej pulzačnej nestability dáva širokú škálu predpovedí, ktorá je konzistentná s pozorovaniami mnohých supernov. Ale sú možné aj iné hypotézy: napríklad, že hviezda môže byť tzv. magnetar - neutrónová hviezda s extrémne silným magnetickým poľom, ktoré zosilňuje následky kolapsu. Dajme tomu, že scenár s magnetarom nepredpovedá explozívne vyvrhnutie materiálu 30 rokov pred explóziou supernovy - ale to neznamená, že sa to nemôže stať, argumentuje Smith. Jedno vysvetlenie pravdepodobne v žiadnom prípade pre všetky supersvietivé supernovy nestačí - vykazujú jednoducho príliš veľkú rozmanitosť. Ale teraz majú astronómovia nový parádny nástroj vo svojej súprave náradia na výskum hviezdnych explózií.

Publikované v časopise QUARK, 11/2018, RNDr. Zdeněk Komárek